JP5758130B2 - アーク溶接方法 - Google Patents
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Description
溶滴移行期間T1は、消耗電極15と母材Wとの間にアークa1を発生させつつ消耗電極15から母材Wへ溶滴151を移行させるための期間である。図4(a)、図5(a)に示す時刻ta(1)において、動作制御回路21は、ロボット移動速度VRを速度v1とするための動作制御信号Msを溶接ロボット1に送る。これにより、消耗電極15を保持する溶接トーチ14の、母材Wに対する速度VRはv1となる。本実施形態ではv1=0である。そのため、溶滴移行期間T1中、溶接トーチ14は、母材Wの面内方向において母材Wに対し停止している。同図(f)に示すように、時刻ta(1)において、動作制御回路21は溶滴移行開始信号Ssを、送給制御回路38と、出力回路31の電流切替回路313と、終了判断回路34の計測回路341と、に送る。送給制御回路38は溶滴移行開始信号Ssを受けると、送給速度Fwを速度fw1とするための送給速度制御信号Fcを送給機構161に送る。これにより、図5(e)に示すように、消耗電極15が、送給速度Fwを速度fw1で送給され始める。送給速度Fwは、溶接トーチ14から母材Wに向かう方向が正である。速度fw1は、たとえば、100〜300cm/minである。同図(h)に示すように、時刻ta(1)において、パルス生成指示信号PsがHighレベルに変化する。これにより、電流波形生成回路315は、単位パルス波形の溶接電流Iwを流すための電流設定信号Ir1を電流切替回路313に送る。また、同図(b)に示すように、電流切替回路313が溶滴移行開始信号Ssを受けると、電流切替回路313におけるスイッチSwはa側に接続する。そのため、時刻ta(1)から、同図(c)に示す単位パルス波形を有する溶接電流Iwが流れる。
冷却期間T2は、母材Wに形成された溶融池881を冷却するための期間である。時刻ta(n+1)にて電流切替回路313が終了指示信号Esを受けると、図4(b)、図5(b)に示すように、電流切替回路313におけるスイッチSwはb側に接続する。これにより、溶滴移行期間T1が終了し冷却期間T2が開始する。同図(c)に示すように、電流切替回路313におけるスイッチSwがb側に接続すると、時刻ta(n+1)から溶接電流Iwは絶対値の時間平均値が第2値ir2で流れる。本実施形態では第2値ir2は直流である。第2値ir2は、第1値ir1より小さい。第2値は、消耗電極15から母材Wに溶滴が移行しない程度の極めて小さい値であり、たとえば5〜20Aである。本実施形態では冷却期間T2においてアークa1が発生している状態を継続している。そのため、次の溶滴移行期間T1を開始する際にアークa1を再発生させる必要がない。一方、図4(a)、図5(a)に示すように、時刻ta(n+1)において動作制御回路21は、終了指示信号Esを受けると、ロボット移動速度VRを速度v2とするための動作制御信号Msを溶接ロボット1に送る。これにより、消耗電極15を保持する溶接トーチ14は、母材Wの面内方向において、図6(b)、図7の溶接進行方向Drに沿って、母材Wに対し速度v2で移動し始める。速度v2は速度v1より大きい。速度v2は、たとえば、50〜150cm/minである。各冷却期間T2における溶接進行方向Drは互いに共通である。図4(e)に示すように、送給制御回路38は終了指示信号Esを受けると、送給速度Fwを速度fw2とするための送給速度制御信号Fcを送給機構161に送る。これにより、消耗電極15が、溶接トーチ14から母材Wに向かって速度fw2で送給され始める。速度fw2は、速度fw1より小さく、たとえば、70cm/minである。図6(c)に示すように、冷却期間T2にて、溶融池881は冷却されることにより固化し、平面視で円形状の溶接痕882が形成される(図7参照)。そして、溶接トーチ14が母材Wの所定の位置に到達すると、同図(d)に示すように再び溶滴移行期間T1を開始する。
[時刻tg1〜時刻tg2]
時刻tg1にアーク発生期間T0が開始する。図11(e)に示すように、時刻tg1において、送給制御回路38は、送給速度制御信号Fcとして送給速度Fwを値fw3(スローダウン送給速度)とするものを、溶接ロボット1の送給機構161に送る。これにより、送給速度Fwを値fw3として消耗電極15が溶接トーチ14から送給される。なお、値fw3は、たとえば、100〜300cm/minである。時刻tg1においては、消耗電極15と母材Wとが離間しているため、同図(c)に示すように、時刻tg1からある程度の期間(本実施形態では時刻tg1〜時刻tg2)のあいだは消耗電極15と母材Wとの間に溶接電流Iwが流れない。一方、同図(d)に示すように、時刻tg1から時刻tg2において、消耗電極15と母材Wとの間には溶接電圧Vwとして、たとえば、80V程度の無負荷電圧V0が印加される。電流制御回路319は、電流設定信号Ir3を電流切替回路313に送る。時刻tg1〜時刻ta(1)のあいだ、電流切替回路313のスイッチはb側に接続している。そのため、時刻tg1〜時刻ta(1)のあいだ、電流誤差計算回路EIには、電流切替回路313から、電流設定信号Irとして電流設定信号Ir3が送られる。
消耗電極15が溶接トーチ14から送給され母材Wに接近してゆき、時刻tg2において、消耗電極15と母材Wとが接触する。すると、図11(d)に示すように、消耗電極15と母材Wとの間に印加される溶接電圧Vwが急激に減少する。また、同図(c)に示すように、消耗電極15から母材Wへの溶接電流Iwの通電が開始する。上述のように、電流誤差計算回路EIには、電流切替回路313から、電流設定信号Irとして電流設定信号Ir3が送られる。そのため、溶接電流Iwの値は第3値ir3になるように、急激に増加する。
図11(c)に示すように、時刻tg3において、溶接電流Iwの値が第3値ir3に至る。そして、時刻tg3からしばらくの間は、溶接電流Iwは第3値ir3で流れる。時刻tg3からわずかな期間(本実施形態では時刻tg3〜時刻tg4)の間は、消耗電極15と母材Wとが接触した状態が継続される。消耗電極15と母材Wとが接触している間、消耗電極15のうち母材Wに近接する部分は、ジュール熱により溶融する。
時刻tg4において、消耗電極15のうち母材Wに近接する部分が溶融して、消耗電極15と母材Wとの間にアークa1が発生する。図11(d)に示すように、時刻tg4の近傍において、消耗電極15と母材Wとの間に印加される溶接電圧Vwが、急激に増加する。時刻tg4〜時刻ta(1)においては、溶接電流Iwを第3値ir3のまま流し続ける。消耗電極15と母材Wとの離間距離を適切な長さとするためである。
時刻ta(1)から溶滴移行期間T1が開始する。図10(f)、図11(f)に示すように、時刻ta(1)において、動作制御回路21は溶滴移行開始信号Ssを、送給制御回路38と、出力回路31の電流切替回路313と、終了判断回路34の計測回路341と、に送る。この後は、第1実施形態の溶滴移行期間T1における工程と同様の工程が行われる。
冷却期間T2は、母材Wに形成された溶融池881を冷却するための期間である。図11(c)、図11(d)に示すように、時刻ta(n+1)にて電源回路311が終了指示信号Esを受けると、電源回路311は停止し、溶接電圧Vwおよび溶接電流Iwを0にする(溶接電流Iwを第2値ir2=0Aで流す)。このようにして、溶滴移行期間T1が終了し冷却期間T2が開始される。同図(e)に示すように、送給制御回路38は終了指示信号Esを受けると、送給速度Fwを0とするための送給速度制御信号Fcを送給機構161に送る。これにより、消耗電極15の送給が停止する。図10(a)、図11(a)に示すように、時刻ta(n+1)において動作制御回路21は、終了指示信号Esを受けると、ロボット移動速度VRを速度v2とするための動作制御信号Msを溶接ロボット1に送る。これにより、消耗電極15を保持する溶接トーチ14は、母材Wの面内方向において、溶接進行方向Dr(図6、図7参照)に沿って、母材Wに対し速度v2で移動し始める。冷却期間T2にて、溶融池881は冷却されることにより固化し、平面視で円形状の溶接痕882(図6、図7参照)が形成される。冷却期間T2を終えると、上述のアーク発生期間T0を開始しアークa1を再び発生させる。
1 溶接ロボット
11 ベース部材
12 アーム
13 モータ
14 溶接トーチ
15 消耗電極
151 溶滴
16 ワイヤ送給装置
161 送給機構
19 コイルライナ
2 ロボット制御装置
21 動作制御回路
23 ティーチペンダント
3 溶接電源装置
31 出力回路
311 電源回路
312 電流検出回路
313 電流切替回路
314 電流制御回路
315 電流波形生成回路
316 信号生成回路
317 電圧検出回路
318 電圧制御回路
33 電流値記憶部
34 終了判断回路
341 計測回路
342 比較回路
35 設定数記憶部
37 電流値記憶部
38 送給制御回路
EI 電流誤差計算回路
Ei 電流誤差信号
EV 電圧誤差計算回路
Ev 電圧誤差信号
Es 終了指示信号
Fc 送給速度制御信号
Fw 送給速度
IB ベース電流記憶部
ib ベース電流値
IBR 電流制御回路
ibr 電流設定信号
Id 電流検出信号
IP ピーク電流記憶部
ip ピーク電流値
IPR 電流制御回路
ipr 電流設定信号
Ir,Ir1,Ir2 電流設定信号
ir1 第1値
ir2 第2値
Iw 溶接電流
T0 アーク発生期間
T1 溶滴移行期間
T2 冷却期間
TB ベース期間記憶部
TD 減少期間記憶部
Td 減少期間
TM タイマ回路
TP ピーク期間記憶部
Tp ピーク期間
tss 期間信号
Ts 期間
TU 増加期間記憶部
Tu 増加期間
Ms 動作制御信号
Nb 設定数
Ns 回数
Ps パルス生成指示信号
Ss 溶滴移行開始信号
SW 切替回路
Vd 電圧検出信号
VR ロボット移動速度
Vr 電圧設定信号
Vw 溶接電圧
W 母材
Claims (4)
- 消耗電極と母材との間にアークを発生させつつ上記消耗電極から上記母材へ溶滴を移行させる溶滴移行期間と、上記母材に形成された溶融池を冷却する冷却期間とを繰り返すアーク溶接方法であって、
上記各溶滴移行期間中に、ピーク値で電流を流すピーク期間と上記ピーク値よりも小さいベース値で電流を流すベース期間とを含む単位パルス波形の電流を、上記消耗電極から上記母材へ繰り返し流す工程と、
上記各冷却期間中に、溶接進行方向に、上記消耗電極を上記母材に対し上記母材に沿って移動させる工程と、
上記各溶滴移行期間における上記ピーク期間の回数が設定数に達したとき、当該溶滴移行期間を終了する工程と、を備えており、
上記繰り返し流す工程においては、上記消耗電極から上記母材へ電流を、絶対値の時間平均値が第1値であるように流し、上記移動させる工程においては、上記消耗電極から上記母材へ電流を、絶対値の時間平均値が上記第1値より小さい第2値であるように流し、上記第2値は5〜20Aである、アーク溶接方法。 - 上記繰り返し流す工程は、上記各溶滴移行期間中にパルス生成指示信号を繰り返し生成する工程と、上記パルス生成指示信号が生成されるごとに単位パルス波形を生成する工程と、を含み、
上記溶滴移行期間を終了する工程は、上記パルス生成指示信号が生成された回数に基づき、上記ピーク期間の回数を計測する工程を含む、請求項1に記載のアーク溶接方法。 - 上記溶滴移行期間を終了する工程は、上記消耗電極と上記母材との間に流れる電流の値に基づき、上記ピーク期間の回数を計測する工程を含む、請求項1に記載のアーク溶接方法。
- 上記各溶滴移行期間における上記ピーク期間の回数が設定数を超えると、上記母材に沿って上記母材に対し上記消耗電極を相対移動させ始める工程を更に備える、請求項1ないし3のいずれかに記載のアーク溶接方法。
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